特開2020-79610(P2020-79610A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2020-79610ブレーキへの通電状態を確認する機能を有する電動機
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-79610(P2020-79610A)
(43)【公開日】2020年5月28日
(54)【発明の名称】ブレーキへの通電状態を確認する機能を有する電動機
(51)【国際特許分類】
   F16D 55/28 20060101AFI20200501BHJP
   F16D 66/00 20060101ALI20200501BHJP
   F16D 65/18 20060101ALI20200501BHJP
   H02K 7/102 20060101ALI20200501BHJP
   G01R 1/22 20060101ALI20200501BHJP
   G01R 15/20 20060101ALI20200501BHJP
   F16D 121/16 20120101ALN20200501BHJP
   F16D 121/22 20120101ALN20200501BHJP
【FI】
   F16D55/28 B
   F16D66/00 Z
   F16D65/18
   H02K7/102
   G01R1/22 A
   G01R15/20 A
   F16D121:16
   F16D121:22
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2018-212526(P2018-212526)
(22)【出願日】2018年11月12日
(71)【出願人】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹
(74)【代理人】
【識別番号】100151459
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 健一
(72)【発明者】
【氏名】林 真
【テーマコード(参考)】
2G025
3J058
5H607
【Fターム(参考)】
2G025AB02
2G025AC01
3J058AA43
3J058AA48
3J058AA53
3J058AA58
3J058AA69
3J058AA79
3J058AA88
3J058BA60
3J058CC07
3J058CC72
3J058CC77
3J058DB29
5H607BB01
5H607BB14
5H607CC05
5H607CC07
5H607DD03
5H607EE03
5H607EE10
5H607EE18
5H607HH09
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、外部測定機器を用いずにブレーキの通電状態を容易に確認でき、ブレーキ未解除での駆動による故障を防止することが可能な電動機を提供することにある。
【解決手段】本開示の実施例に係る電動機は、回転軸を備えたロータ部と、ロータ部に径方向へ対向するステータ部と、回転軸を制動する電磁ブレーキと、電磁ブレーキに内蔵され、電磁ブレーキへの通電状態を検出するセンサと、を具備する。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸を備えたロータ部と、
前記ロータ部に径方向へ対向するステータ部と、
前記回転軸を制動する電磁ブレーキと、
前記電磁ブレーキに内蔵され、前記電磁ブレーキへの通電状態を検出するセンサと、
を具備する、電動機。
【請求項2】
前記センサからの出力信号に基づいて前記電磁ブレーキへの通電状態を表示する表示器をさらに有する、請求項1に記載の電動機。
【請求項3】
前記センサは、前記電磁ブレーキへの通電により発生する磁界を検知する磁気センサである、請求項1または2に記載の電動機。
【請求項4】
前記磁気センサは、ホール素子である、請求項3に記載の電動機。
【請求項5】
前記センサは、前記電磁ブレーキへ流れる電流を検出する電流センサである、請求項1または2に記載の電動機。
【請求項6】
前記電流センサは、クランプ式センサである、請求項5に記載の電動機。
【請求項7】
前記センサは、前記電動機の外部から着脱できる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項8】
前記電磁ブレーキは、
コイルが巻設され、前記回転軸の周囲に配置されるフランジと、
前記フランジとの間に空隙を有して前記フランジに固定される端板と、
前記フランジと前記端板との間に配置され、前記回転軸と一体に回転する摩擦板と、
前記フランジと前記摩擦板との間に軸線方向へ移動可能に配置され、前記コイルに電流を流すことにより生じる電磁力によって前記フランジに吸引されるアーマチュアと、
前記フランジと前記アーマチュアとの間に配設され、前記アーマチュアを前記端板方向へ付勢して、前記摩擦板を前記アーマチュアと前記端板との間で制動保持させるバネと、
前記摩擦板と前記アーマチュアとの接触を検出する接触センサと、を有する、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動機に関し、特に、ブレーキへの通電状態を確認する機能を有する電動機に関する。
【背景技術】
【0002】
これまでに、モータの駆動を制限するモータブレーキ装置が報告されている(例えば、特許文献1)。保持ブレーキを有するモータ(電動機)を駆動させる為には、ブレーキ内の電磁コイルに通電しブレーキを解除する必要がある。そのため、解除操作忘れやコイルの断線等によりブレーキが適切に解除されない状態で駆動した場合、ブレーキおよびモータの動作不良・故障の原因となる。これまでブレーキ解除の確認にはブレーキコイルの電流・電圧波形を測定し通電状態を確認する作業と測定機器が必要であった。
【0003】
ブレーキコイルへの通電状態を確認する際に電流値や電圧値や各波形を測定する従来手法では多くの工数と測定機器が必要だった。その為、モータを駆動させる度にブレーキの状態を確認することは現実的でなく、ブレーキが解除されない状態でモータを駆動させる危険性を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−296492号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、外部測定機器を用いずにブレーキの通電状態を容易に確認でき、ブレーキ未解除での駆動による故障を防止することが可能な電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の実施例に係る電動機は、回転軸を備えたロータ部と、ロータ部に径方向へ対向するステータ部と、回転軸を制動する電磁ブレーキと、電磁ブレーキに内蔵され、電磁ブレーキへの通電状態を検出するセンサと、を具備する。
【発明の効果】
【0007】
本開示の実施例に係る電動機によれば、外部測定機器を用いずにブレーキの通電状態を容易に確認でき、ブレーキ未解除での駆動による故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施例1に係る電動機の構成図である。
図2】実施例1に係る電動機に設けられた電磁ブレーキの断面図である。
図3A】実施例1に係る電動機に設けられた電磁ブレーキであって、作動している状態の電磁ブレーキの断面図である。
図3B】実施例1に係る電動機に設けられた電磁ブレーキであって、解除された状態の電磁ブレーキの断面図である。
図4】実施例2に係る電動機の断面図である。
図5】実施例2に係る電動機に設けられた電磁ブレーキのコイル及びホール素子の回路図である。
図6】実施例2に係る電動機に設けられた電磁ブレーキのコイル及びホール素子の回路図の他の例である。
図7】実施例3に係る電動機の断面図である。
図8】実施例3に係る電動機に設けられた電磁ブレーキのコイル及びクランプ式電流センサの回路図である。
図9】実施例4に係る電動機の断面図である。
図10】実施例4に係る電動機に設けられた電磁ブレーキの断面図である。
図11】実施例5に係る電動機の断面図である。
図12】実施例6に係る電動機の断面図である。
図13】実施例7に係る電動機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明に係る電動機について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【0010】
まず、実施例1に係る電動機について説明する。図1に、実施例1に係る電動機の構成図を示す。図2に実施例1に係る電動機に設けられた電磁ブレーキの断面図であって、図1の回転軸1の中心線を通る平面で切断した断面図を示す。実施例1に係る電動機101は、回転軸1を備えたロータ部2(図4参照)と、ロータ部2に径方向へ対向するステータ部3と、回転軸1を制動する電磁ブレーキ4と、電磁ブレーキ4に内蔵され、電磁ブレーキ4への通電状態を検出するセンサ5と、を具備する。電動機101には、回転軸1の回転速度を検出する速度センサ30を設けるようにしてもよい。
【0011】
電磁ブレーキ4は、フランジ7と、端板8と、摩擦板9と、アーマチュア10と、バネ11と、を有する。フランジ7にはコイル13が巻設され、フランジ7は回転軸1の周囲に配置されている。端板8は、フランジ7との間に空隙を有してフランジ7にボルト15により固定されている。
【0012】
摩擦板9は、フランジ7と端板8との間に配置され、回転軸1と一体に回転するように構成されている。アーマチュア10は、フランジ7と摩擦板9との間に軸線方向へ移動可能に配置され、コイル13に電流を流すことにより生じる電磁力によってフランジ7に吸引される。バネ11は、フランジ7とアーマチュア10との間に配設され、アーマチュア10を端板8の方向へ付勢して、摩擦板9をアーマチュア10と端板8との間で制動保持させる。
【0013】
コイル13には、コネクタ20に接続された電源(図示せず)から配線200を介して電流が流れる。センサ5は、電磁ブレーキ4に内蔵され、コイル13に流れる電流を検出することにより、コイル13のへの通電状態を検出する。
【0014】
センサ5からの出力信号に基づいて電磁ブレーキ4への通電状態を表示する表示器6をさらに有することが好ましい。表示器6は、LED等の発光素子であってもよいし、数値演算装置(CNC)のディスプレイであってもよい。また、表示器の代わりに音を発する装置であってもよい。
【0015】
次に、電磁ブレーキの動作について説明する。図3Aに実施例1に係る電動機に設けられた電磁ブレーキであって、作動している状態の電磁ブレーキの断面図を示す。図3Aに示すように、コイル13に電流を流さない電磁ブレーキ作動状態では、アーマチュア10がバネ11により摩擦板9に押し付けられているため、回転軸1は回転しない状態に保持される。このとき、コイル13とアーマチュア10との間にはエアギャップ14が形成されている。このとき、配線200には電流が流れていないため、センサ5は配線200には電流が流れていることを示す信号を出力しない。センサ5の出力信号は配線500を介して表示器6に送信される。このとき、電磁ブレーキ4は動作しているため、表示器6は電磁ブレーキ4が解除されたことを示す情報を表示しない。
【0016】
次に、電磁ブレーキ4の解除について説明する。図3Bに実施例1に係る電動機に設けられた電磁ブレーキであって、解除された状態の電磁ブレーキの断面図を示す。コネクタ20から配線200を介してコイル13に電流を流すと、コイル13に磁界が発生しアーマチュア10が吸引される。この吸引力が、バネ11がアーマチュア10を押す力よりも強い場合は、バネ11は図3Bの矢印Aの方向に押され、アーマチュア10と摩擦板9との間に空隙16が生じる。その結果、回転軸1は制動が解除され、回転可能となる。このとき、配線200には電流が流れているため、センサ5は配線200に電流が流れていることを検出し、出力信号を表示器6に送信する。表示器6は、センサ5からの出力信号に基づいて、電磁ブレーキ4が通電状態であることを表示する。
【0017】
このようにして、電磁ブレーキ4が通電状態であるか否かを表示器6に表示することができる。作業者は表示器6の表示を確認することで、電動機の電磁ブレーキが解除されているか否かを確認することができるため、ブレーキ未解除での駆動による故障を防止することができる。また、実施例1に係る電動機においては、通電状態を検出するためのセンサを電磁ブレーキに内蔵した構成としているため、外部測定機器を用いずにブレーキの通電状態を容易に確認することができる。
【0018】
次に本開示の実施例2に係る電動機について説明する。図4に実施例2に係る電動機の断面図を示す。実施例2に係る電動機102が実施例1に係る電動機101と異なっている点は、センサは、電磁ブレーキ4への通電により発生する磁界を検知する磁気センサ51である点である。実施例2に係る電動機102のその他の構成は、実施例1に係る電動機101における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
【0019】
コネクタ20から配線200を介してコイル13に電流を流すと、コイル13に磁界が発生する。磁気センサ51はこの磁界を検出することにより、コイル13が通電状態であるか否かを検出する。磁気センサ51は検出結果を、配線500を介して表示器6に送信することにより、表示器6はコイル13が通電状態であるか否かを表示することができる。
【0020】
磁気センサ51は、ホール素子であってもよい。図5に実施例2に係る電動機に設けられた電磁ブレーキのコイル及びホール素子の回路図を示す。スイッチ50を導通させることにより、電源40からコイル13に電流が流れる。ホール素子51も電源40に接続されており、電流が流れている。ホール素子51には、コイル13からの磁界により電圧Vhが出力される。電磁ブレーキ4が解除されるのに十分な大きさの電流がコイル13に流れている場合にホール素子51に生じる電圧を予め測定しておくことにより、ホール素子51の出力電圧Vhから電磁ブレーキ4が解除されているか否かを判断することができる。
【0021】
図6に実施例2に係る電動機に設けられた電磁ブレーキのコイル及びホール素子の回路図の他の例を示す。ホール素子51の端子にLED61を接続するようにしてもよい。このような構成とすることにより、LED61が発光していることを確認することにより、電磁ブレーキ4が解除されていることを確認することができる。
【0022】
また、ホール素子51の出力端子をCNC60に接続するようにしてもよい。このような構成とすることにより、電磁ブレーキ4が解除されているか否かをCNC60のディスプレイ等に表示したり、ホール素子51の検出結果をCNC60に記憶させたりすることができる。
【0023】
次に本開示の実施例3に係る電動機について説明する。図7に実施例3に係る電動機の断面図を示す。実施例3に係る電動機103が実施例1に係る電動機101と異なっている点は、センサは電磁ブレーキ4へ流れる電流を検出する電流センサ52である点である。実施例3に係る電動機103のその他の構成は、実施例1に係る電動機101における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
【0024】
電流センサ52が、コネクタ20から配線200を介してコイル13に流れる電流を検出することにより、コイル13が通電状態であるか否かを検出する。電流センサ52は検出結果を、配線500を介して表示器6に送信することにより、表示器6はコイル13が通電状態であるか否かを表示することができる。
【0025】
電流センサ52は、クランプ式センサであってもよい。図8に実施例3に係る電動機に設けられた電磁ブレーキのコイル及びクランプ式センサの回路図を示す。スイッチ50を導通させることにより、電源40からコイル13に電流が流れる。クランプ式センサ52は配線200を挟み込むことにより配線200に生じた磁界から配線200に流れる電流を検出する。電磁ブレーキ4が解除されるのに十分な大きさの電流がコイル13に流れている場合にクランプ式センサ52で検出される電流を予め測定しておくことにより、クランプ式センサ52の検出電流から電磁ブレーキ4が解除されているか否かを判断することができる。
【0026】
次に本開示の実施例4に係る電動機について説明する。図9に実施例4に係る電動機の断面図を示す。実施例4に係る電動機104が実施例1に係る電動機101と異なっている点は、センサ5は、電動機104の外部から着脱できる点である。実施例4に係る電動機104のその他の構成は、実施例1に係る電動機101における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
【0027】
フランジ7にセンサ5を装着可能な凹部70を設けておくことでセンサ5を着脱可能とすることができる。センサ5にはホール素子51を用いることができる。図10に実施例4に係る電動機に設けられた電磁ブレーキの断面図を示す。ホール素子51は凹部70に装着可能なように構成されていることが好ましい。また、ホール素子51には電流を流すための端子5a及び5cが設けられ、ホール素子51に磁界により生じる電圧を出力するために端子5b及び5dを設けておいてもよい。さらに、凹部70のホール素子51と対向する面には端子7a〜7dが突出していることが好ましい。また、端子7a〜7dは、それぞれ、ホール素子51が凹部70に装着された状態でホール素子51の端子5a〜5dに接続されることが好ましい。このような構成とすることより、ホール素子51に電磁ブレーキ4を介して電流を流すことができる。さらに、コイル13からの磁界の検出結果を電磁ブレーキ内の配線を介して表示部6に出力することができる。
【0028】
次に本開示の実施例5に係る電動機について説明する。図11に実施例5に係る電動機の断面図を示す。実施例5に係る電動機105が実施例1に係る電動機101と異なっている点は、摩擦板9とアーマチュア10との接触を検出する接触センサ12をさらに有する点である。実施例5に係る電動機105のその他の構成は、実施例1に係る電動機101における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
【0029】
センサ5と接触センサ12とを組み合わせることにより、電磁ブレーキが作動している状態及び解除されている状態のそれぞれの状態におけるコイル電圧(電流)の閾値を知ることができる。この閾値は、摩擦板の異常摩耗や、切削液の浸入等により変化するため、電磁ブレーキの故障予知を行うことができる。なお、図11に示した例では、摩擦センサ12を摩擦板9に設けた例を示したが、このような例には限られず、摩擦センサ12をアーマチュア10に設けるようにしてもよい。
【0030】
次に本開示の実施例6に係る電動機について説明する。図12に実施例6に係る電動機の断面図を示す。実施例6に係る電動機106が実施例1に係る電動機101と異なっている点は、コイル13に電流を流す配線200とセンサ5の配線500とを共通化している点である。実施例6に係る電動機106のその他の構成は、実施例1に係る電動機101における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
【0031】
コイル13に電流を流す配線200とセンサ5の配線500とを共通化することにより、配線200及び500の両者をコネクタ20に接続することができ、電磁ブレーキ内の配線を簡略化することができる。
【0032】
次に本開示の実施例7に係る電動機について説明する。図13に実施例7に係る電動機の断面図を示す。実施例7に係る電動機107が実施例1に係る電動機101と異なっている点は、センサ5の検出結果を外部に無線で送信するための送信器(図示せず)をさらに有する点である。実施例7に係る電動機107のその他の構成は、実施例1に係る電動機101における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
【0033】
センサ5の検出結果を外部に無線で送信するための送信器を設けることにより、センサ5の検出結果を外部に出力するための配線をなくすことができ、電磁ブレーキ内の配線を簡略化することができる。
【符号の説明】
【0034】
1 回転軸
2 ロータ部
3 ステータ部
4 電磁ブレーキ
5 センサ
6 表示器
7 フランジ
8 端板
9 摩擦板
10 アーマチュア
11 バネ
12 接触センサ
13 コイル
51 磁気センサ
52 電流センサ
図1
図2
図3A
図3B
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13